半导体芯片制造系统建模与优化调度控制

《半导体芯片制造系统建模与优化调度控制》在总结国内外研究发展现状的基础上，着重介绍作者多年来对半导体芯片制造系统建模、调度、产能规划等方面的研究成果。主要包括：半导体芯片制造系统的特点、生产调度控制的难点及国内研究现状，拓展型面向对象Petri网的层次化建模方法，基于规则和基于模型的实时派工控制模型，ReS2仿真平台的基本架构及关键技术，基于随机规划的芯片制造系统产能规划方法，基于多规则组合的两阶段的多目标优化调度方法，基于问题分解的智能调度方法，动态瓶颈的调度策略及基于约束权重的动态在制品水平控制方法，时变多目标优化调度方法。
《半导体芯片制造系统建模与优化调度控制》的主要读者对象是从事半导体芯片制造系统计划、调度控制等相、关领域的研究人员以及芯片制造的生产管理和相关领域的工程技术人员。此外，《半导体芯片制造系统建模与优化调度控制》对于那些从事其他制造系统研究和从事生产管理的人员也具有参考价值。

第1章 半导体芯片制造概述
1.1 概述
1.1.1 半导体产业概况
1.1.2 半导体晶圆制造系统特征
1.1.3 半导体晶圆制造系统调度现状
1.2 半导体晶圆制造系统简介
1.2.1 半导体晶圆制造过程
1.2.2 生产绩效指标
1.3 半导体晶圆制造系统建模研究
1.3.1 研究状况简介
1I3.2 建模方法小结
1.4 半导体晶圆制造系统调度方法
1.4.1 启发式规则
1.4.2 数学规划法
1.4.3 计算智能
1.4.4 人工智能
1.4.5 规则组合调度方法研究现状
1.4.6 SWFS调度方法小结
参考文献

第2章 基于拓展型面向对象Petri网的SWFS建模与分析
2.1 引言
2.2 拓展型面向对象Petri网的定义
2.2.1 EOPNs的定义
2.2.2 对象
2.2.3 对象互连机制
2.3 EOPNs的建模过程
2.3.1 单个设备的OPN模型
2.3.2 工作站的OPNs模型
2.3.3 加工区域的EOPNs模型
2.3.4 系统的EOPNs模型
2.4 系统建模案例
2.5 EOPNs模型的动态性能分析
2.5.1 死锁分析
2.5.2 EOPNs模型的冲突分析
2.6 小结
参考文献

第3章 基于赋时EOPNs模型的自治与协调实时派工机制
3.1 引言
3.2 “建模-控制-仿真”一体化方法
3.3 基于赋时EOPNs的SWFS性能建模
3.4 基于赋时EOPNs的实时状态监控系统
3.4.1 晶圆加工机器的实时状态监控器
3.4.2 在制品缓冲区和自动存取机的实时状态监控器
3.5 基于自治与协调的实时派工机制
3.5.1 基于赋时EOPNs模型的混合式实时派工控制系统
3.5.2 基于自治与协调的实时派工机制
3.5.3 基于自治与协调的动态瓶颈实时派工算法
3.5.4 其他算法在基于自治与协调实时派工机制下的应用
3.6 小结
参考文献

第4章 芯片制造系统仿真平台及仿真分析
4.1 引言
4.2 SWFS调度系统模型
4.2.1 系统功能模型
4.2.2 系统数据模型
4.2.3 系统流程模型
4.3 仿真平台系统框架
4.4 仿真方法和策略
4.5 晶圆制造系统仿真对象状态图
4.6 基于仿真的调度系统开发
4.6.1 系统设计
4.6.2 调度系统输入界面介绍
4.6.3 数据库设计
4.6.4 系统输出介绍
4.7 基于EOPNs理论的SWFS建模方法的实验
4.7.1 实验方案
4.7.2 实验结果与分析
4.8 ReS2原型系统的验证
4.9 基于仿真资源配置分析与调整
4.10 基于自治与协调的动态瓶颈实时派工算法仿真
4.10.1 实验方案
4.10.2 仿真实验结果及分析
4.11 小结
参考文献

第5章 芯片制造系统产能规划
5.1 引言
5.2 国内外研究进展
5.2.1 两阶段SP模型
5.2.2 多阶段SP模型
5.3 面向需求预测周期和产能扩张周期不一致的产能扩张
5.3.1 问题描述和建模
5.3.2 一般模型
5.3.3 改进模型
5.3.4 验证模型
5.3.5 案例研究
5.3.6 本节小结
5.4 面向需求与产能不确定的产能扩张计划研究
5.4.1 问题描述与建模
5.4.2 近似模型
5.4.3 求解策略
5.4.4 案例研究
5.4.5 本节小结
5.5 小结
参考文献
附录

第6章 基于规则组合的自适应优化调度方法
6.1 引言
6.2 基于仿真优化的两阶段规则组合调度方法
6.2.1 仿真优化问题
6.2.2 两阶段调度方法框架
6.2.3 基于自治与协调的规则分类及组合
6.2.4 第一阶段：基于序优化理论的组合规则选择
6.2.5 第二阶段：基于响应曲面法的组合参数优化
6.3 基于序优化理论的规则选择方法
6.3.1 规则选择方法框架
6.3.2 很优计算量分配技术
6.3.3 近似模型与准确模型构建
6.3.4 Benchmark仿真模型描述
6.4 基于序优化的单目标规则选择
6.4.1 实验参数设置
6.4.2 单目标规则选择求解过程
6.5 基于向量序优化的多目标规则选择
6.5.1 实验参数设置
6.5.2 分层算法

……
第7章 芯片制造系统智能调度方法
第8章 面向并颈控制的SWFS调度方法
第9章 SWFS的时变多目标生产调度方法

    1.4 半导体晶圆制造系统调度方法
     作为多重人大规模复杂制造系统，半导体晶圆制造系统调度引起了各个领域研究人员的高度关注。对于不同的研究人员来说，其研究重点不同；研究的对象及采用的方法也不尽相同。不同的调度方法对于半导体晶圆制造系统调度均能起到一定的优化作用。一般将调度方法分为以下三类：启发式规则、数学规划法、智能算法（计算智能和人工智能）。此节将从这几个方面对调度方法进行综述、分析。
     1.4.1 启发式规则
     对半导体晶圆制造系统调度问题的研究始于20世纪80年代后期，Uzosy等指出半导体生产调度的研究主要分为两个方面：投料和派工。wein研究了投料和派工策略对半导体生产线性能指标的影响。后续的研究主要集中在派工方面，且多为针对调度规则的研究。调度规则具有高效的计算能力、直观和易于应用等优点。虽然它不能保证获取很优解，但能在相对较短的时间内提供合适的解决方案。
     几十年来，不同专家学者针对不同的问题提出了许多调度规则，但这些规则对于整个系统的绩效提升并未获得良好的效果，因此又有更多的研究人员将研究问题的对象向系统层扩展，提出更为复杂的调度规则，也取得了比较满意的效果。从目前半导体晶圆制造企业来说，启发式规则以其简单性和快速性成为半导体晶圆制造系统调度的优选。……